基于DDS的信号发生器的研究119

摘    要直接数字频率合成技术(DDS)是近年来发展迅速的一种新的频率合成技术。全数字化的结构赋予了它很多的优点:频率转换时间短、频率分辨率很高、输出相位连续、容易集成和易编程控制等。文中讨论了DDS 技术的基本组成结构、工作原理和特点。采用DDS技术设计了任意波形发生器。通过此方法可以方便的合成任意波形,并且波形失真度小,频带宽,频率调节精度高。介绍了专用DDS芯片AD9831的特性和工作原理,叙述了利用该芯片设计高精度频率信号发生器的简易方法,并给出了AVR系列单片机与AD9831的硬件接口设计和软件编程方法。http://www.16sheji8.cn/

关键词: 直接数字频率合成  信号发生器  AD9831

ABSTRACTDirect Digital Frequency Synthesis (DDS) is a new developed frequency-synthesizer technology. The all-digital structure of the technology gives itself many advantages, such as the very short frequency-transition time, the very high frequency resolution, the successive phase output under the frequency transition and its easier programmed character.In the paper DDS―Tech, including structure build _up, function are discussed. The arbitrary waveform generator isdevelopedbased on DDS technology. We can conveniently synthesis arbitrary waveform, and degree of distortion is low, frequency range is wide, the precision of frequency regulator is high. This paper introduces the principle and features of specific DDS chip AD9831 and its application, and presents a simple design of high-accuracy frequency signal synthesizer, including the hard ware interface between AVR microcontroller and AD9831 and its soft ware programming method.http://www.16sheji8.cn/

Keywords:  Direct Digital Frequency Synthesis，signal synthesizer，AD9831

目    录第一章 绪    论 11.1引言 11.2 DDS技术的发展状况 11.3 课题研究意义 2第二章 DDS技术的介绍与理论分析 32.1 DDS的基本原理及性能特点 32.1.1 DDS基本原理 32.1.2 DDS性能特点 42.2 DDS数学原理 62.3 DDS基本结构与工作原理 72.3.1 信号抽样定理 72.3.2 DDS基本结构 92.3.3 DDS工作原理 102.4 DDS在理想状况下输出频谱特性 11第三章 基于DDS技术的信号发生器的实现 143.1 总体方案设计 143．2 AD9831芯片简介 15http://www.16sheji8.cn/3.2.1概述 153.2.2工作原理 163.2.3工作时序 183.2.4 主要技术指标 193.3 系统各部分器件简介 193.3.1 ATMEGA16单片机简介 193.3.2 AVR单片机C编译器――ICCAVR的介绍 213.3.3 放大器AD603介绍 223.4系统硬件设计 253.5 系统软件设计 31第四章 结果分析与展望 344.1信号发生器的主要技术指标 344.2结果分析 344.3 展望 36结    论 37致    谢 38参考文献 39附    录 40http://www.16sheji8.cn/附录1 信号发生器具体原理电路图 40附录2 AD9831程序 41第一章 绪    论1.1引言信号源作为一种基本电子设备无论是在教学、科研还是在部队技术保障中，都有着广泛的使用。信号源作为一种通用电子测试仪器是我军进行高科技战争不可缺少的一种测试仪器。因此，从理论到工程对信号的发生进行深入研究，不论是从教学科研角度，还是从部队技术保障服务角度出发都有着积极的意义。利用频率合成技术实现频率合成源的发展大致经历了三个阶段：直接频率合成，锁相式频率合成，直接数字频率合成。直接数字频率合成（DDS-Digital Direct Frequency Synthesis）是一种新的频率合成方法，DDS由于具有极高的频率分辨率，极快的频率切换速度，频率切换时相位连续，易于功能扩展和全数字化便于集成等优点，因此被广泛用于雷达，通信，电子对抗和仪器仪表等领域。本文在介绍DDS原理的基础上重点介绍利用DDS技术采用AVR单片机MEGA16控制AD9831芯片实现任意信号发生器的设计方案。1.2 DDS技术的发展状况随着数字技术的进一步发展，DDS技术的不断改进，采用DDS产生线性调频信号及其它复杂信号的技术日益受到重视。通过数控电路，DDS能够精确控制输出信号的频率、相位和幅度，产生线性调频信号、非线性调频信号、相位编码、频率编码等复杂信号，而且无需硬件改动，只需改变某些参数的设置就能实现快速波形捷变。http://www.16sheji8.cn/DDS数字化实现的特点决定了它存在以下两个固有的缺点:一是输出信号杂散较大，二是输出信号的带宽受到限制。因此，上世纪80年代末90年代初，掀起了对DDS谱质研究的热潮。Nicholas建立了杂散信号模型，对DDS相位截断引起的杂散行了深入的分析，并以数论为基础得到了一些有益的结论，随后Garvey和Babitch从波形分析角度、Kroupa从傅氏分析角度进行了类似的讨论。在深入研究认识了DDS杂散成因及分布规律后，对DDS杂散抑制的研究成果便不断出现，其中包括对DDS相位累加器的改进、ROM数据压缩、抖动注入技术的使用以及对DDS工艺结构和系统结构的改进等等。这些改进技术促成了AD公司、Qualcomm公司和Stanford公司一系列性能优良的DDS器件的不断出现。